(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザ溶接用トーチヘッドにレーザビーム光路偏向機構を設け、レーザヘッド自体を固定とし、ハイブリッド溶接を行う場合は、レーザビームの照射位置とアークの発生位置との位置関係を保持したまま、レーザ溶接用トーチヘッドとレーザヘッドとを一体的に、位置調整可能、姿勢調整可能としたレーザ溶接用トーチヘッドの提供。【解決手段】内部にレーザビーム４が通過する光路空間２０と、該光路空間の先端部に設けられ、レーザビーム光軸と直交する回転中心を有するミラーハウジング３１と、該ミラーハウジング内部に該ミラーハウジングと同心で回転可能なミラーホルダ４４と、該ミラーホルダに保持される偏向ミラー４３と、前記ミラーハウジングと前記ミラーホルダとを連動して回転する回転機構とを有し、レーザビームは前記偏向ミラーにより偏向され、前記回転機構は前記ミラーハウジングと前記偏向ミラーとを２：１の比率で回転するよう構成された。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にレーザビームが通過する光路空間と、該光路空間の先端部に設けられ、レーザビーム光軸と直交する回転中心を有するミラーハウジングと、該ミラーハウジング内部に該ミラーハウジングと同心で回転可能なミラーホルダと、該ミラーホルダに保持される偏向ミラーと、前記ミラーハウジングと前記ミラーホルダとを連動して回転する回転機構とを有し、前記光路空間を通過するレーザビームは前記偏向ミラーにより偏向され、前記ミラーハウジングより照射され、前記回転機構は前記ミラーハウジングと前記偏向ミラーとを２：１の比率で回転する様構成されたことを特徴とするレーザ用トーチヘッド。
【請求項２】
前記ミラーホルダの第２回転軸は前記ミラーハウジングの第１回転軸を貫通し、該第１回転軸に小径ギアが嵌着され、前記第２回転軸に大径ギアが嵌着され、前記小径ギア、前記大径ギアにそれぞれ噛合する第１ラックギア、第２ラックギアを有するスライドを直進動する様に設け、前記小径ギア、前記大径ギアのピッチ円径を１：２とした請求項１のレーザ用トーチヘッド。
【請求項３】
前記偏向ミラーの形状を、該偏向ミラーを最大傾斜させた場合に、前記レーザビームの入射光束断面が食み出さない様な細長形状とした請求項１又は請求項２のレーザ用トーチヘッド。
【請求項４】
前記ミラーホルダの前記偏向ミラーの背面に沿って冷却室を形成し、冷却媒体を流通させる様にした請求項１又は請求項２のレーザ用トーチヘッド。
【請求項５】
前記ミラーハウジングに空気を噴出するエアナイフユニットを設け、該エアナイフユニットから噴出される空気が前記ミラーハウジングから照射されるレーザビームを横断する様に設定された請求項１又は請求項２のレーザ用トーチヘッド。
【請求項６】
前記第１回転軸、前記第２回転軸の少なくとも一方に対して角度指示針及び角度目盛を設けた請求項２のレーザ用トーチヘッド。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか１つに記載のレーザ用トーチヘッドを具備し、該レーザ用トーチヘッドのミラーハウジングにアーク用トーチヘッドを設け、前記ミラーハウジングと前記アーク用トーチヘッドとが一体に回転する様構成したことを特徴とするハイブリッド溶接装置。
【請求項８】
前記ミラーハウジングの回転軸にトーチアームを介してアーク用トーチヘッドを取付け、前記トーチアームは多関節構成であり、前記アーク用トーチヘッドは前記レーザ用トーチヘッドに対して位置及び姿勢の調整が可能である請求項７のハイブリッド溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザ溶接に用いられるレーザ用トーチヘッド及びレーザ溶接とアーク溶接との組合わせで溶接を行うハイブリッド溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ溶接方法は、エネルギ密度が高く、小さい入熱量で深い溶込みが得られるものであり、溶接歪みが少なく、高精度の溶接を可能とする。
【０００３】
従来レーザ溶接方法は、フィラーメタルを用いない突合わせ溶接に実施され、対象となるものは、通常溶着金属を必要としない小型精密部品の溶接、或は薄板の溶接等であった。
【０００４】
一方で、レーザ溶接を鋼構造物に適用することで、高精度の溶接、溶接作業効率の改善が期待でき、近年ではレーザ溶接とＴＩＧ溶接、或はＭＩＧ／ＭＡＧ溶接を組合わせたハイブリッド溶接方法が実施されている。
【０００５】
ハイブリッド溶接方法では、ＴＩＧ溶接、或はＭＩＧ／ＭＡＧ溶接のアークでフィラーメタルを溶融させ、レーザ溶接では得られない適正なビードを形成することができる。
【０００６】
アーク溶接法とレーザ溶接法とを組合わせてハイブリッド溶接を行う場合、アーク用トーチヘッドとレーザ用トーチヘッドとを具備し、アークの発生位置にレーザを正確に照射させる必要がある。更に、溶接位置を変更する場合、特に溶接位置に対してトーチヘッドの角度を変更する場合、例えば、突合わせ溶接から隅肉溶接に移行する際等、レーザ溶接の場合、溶接位置の変更と共にレーザビームの光路を偏向する必要がある。
【０００７】
従来、レーザ用トーチヘッド自体には光路変更の機構は具備してなく、光路の変更を行う場合は、レーザ用トーチヘッド迄光ファイバを用いてレーザビームを導き、光ファイバの柔軟性を利用してトーチヘッド自体を傾けていた。
【０００８】
この為、ハイブリッド溶接方法では、レーザ用トーチヘッドの姿勢変更と、アーク用トーチヘッドの姿勢変更を個別に行う必要があり、溶接位置の変更、溶接姿勢の変更は多くの調整時間を必要とし、溶接の施工性の向上を妨げる原因となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表２００４−５１２９６５号公報
【特許文献２】特開２００１−２７６９８８号公報
【特許文献３】特開平１１−２２６７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は斯かる実情に鑑み、レーザ溶接用トーチヘッドにレーザビーム光路偏向機構を設け、レーザヘッド自体を固定とし、レーザビーム光路のみを容易に偏向可能とし、又、偏向角度を確認可能として光路偏向の作業性を確実、容易とすると共にハイブリッド溶接を行う場合は、レーザビームの照射位置とアークの発生位置とを固定でき、レーザビームの照射位置とアークの発生位置との位置関係を保持したまま、レーザ溶接用トーチヘッドとレーザヘッドとを一体的に、位置調整可能、姿勢調整可能とし、溶接作業性の向上を図るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、内部にレーザビームが通過する光路空間と、該光路空間の先端部に設けられ、レーザビーム光軸と直交する回転中心を有するミラーハウジングと、該ミラーハウジング内部に該ミラーハウジングと同心で回転可能なミラーホルダと、該ミラーホルダに保持される偏向ミラーと、前記ミラーハウジングと前記ミラーホルダとを連動して回転する回転機構とを有し、前記光路空間を通過するレーザビームは前記偏向ミラーにより偏向され、前記ミラーハウジングより照射され、前記回転機構は前記ミラーハウジングと前記偏向ミラーとを２：１の比率で回転する様構成されたレーザ用トーチヘッドに係るものである。
【００１２】
又本発明は、前記ミラーホルダの第２回転軸は前記ミラーハウジングの第１回転軸を貫通し、該第１回転軸に小径ギアが嵌着され、前記第２回転軸に大径ギアが嵌着され、前記小径ギア、前記大径ギアにそれぞれ噛合する第１ラックギア、第２ラックギアを有するスライドを直進動する様に設け、前記小径ギア、前記大径ギアのピッチ円径を１：２としたレーザ用トーチヘッドに係るものである。
【００１３】
又本発明は、前記偏向ミラーの形状を、該偏向ミラーを最大傾斜させた場合に、前記レーザビームの入射光束断面が食み出さない様な細長形状としたレーザ用トーチヘッドに係るものである。
【００１４】
又本発明は、前記ミラーホルダの前記偏向ミラーの背面に沿って冷却室を形成し、冷却媒体を流通させる様にしたレーザ用トーチヘッドに係るものである。
【００１５】
又本発明は、前記ミラーハウジングに空気を噴出するエアナイフユニットを設け、該エアナイフユニットから噴出される空気が前記ミラーハウジングから照射されるレーザビームを横断する様に設定されたレーザ用トーチヘッドに係るものである。
【００１６】
又本発明は、前記第１回転軸、前記第２回転軸の少なくとも一方に対して角度指示針及び角度目盛を設けたレーザ用トーチヘッドに係るものである。
【００１７】
又本発明は、上記記載のレーザ用トーチヘッドの何れか１つを具備し、該レーザ用トーチヘッドのミラーハウジングにアーク用トーチヘッドを設け、前記ミラーハウジングと前記アーク用トーチヘッドとが一体に回転する様構成したハイブリッド溶接装置に係るものである。
【００１８】
更に又本発明は、前記ミラーハウジングの回転軸にトーチアームを介してアーク用トーチヘッドを取付け、前記トーチアームは多関節構成であり、前記アーク用トーチヘッドは前記レーザ用トーチヘッドに対して位置及び姿勢の調整が可能であるハイブリッド溶接装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、内部にレーザビームが通過する光路空間と、該光路空間の先端部に設けられ、レーザビーム光軸と直交する回転中心を有するミラーハウジングと、該ミラーハウジング内部に該ミラーハウジングと同心で回転可能なミラーホルダと、該ミラーホルダに保持される偏向ミラーと、前記ミラーハウジングと前記ミラーホルダとを連動して回転する回転機構とを有し、前記光路空間を通過するレーザビームは前記偏向ミラーにより偏向され、前記ミラーハウジングより照射され、前記回転機構は前記ミラーハウジングと前記偏向ミラーとを２：１の比率で回転する様構成されたので、前記ミラーハウジングの向き、該ミラーハウジングから照射されるレーザビームの光軸の方向が常に合致し、レーザ用トーチヘッドの向きと、光軸の方向とを個別にする必要がなくなり、レーザ用トーチヘッドの位置調整、姿勢調整が簡単に迅速に行える。
【００２０】
又本発明によれば、前記ミラーホルダの第２回転軸は前記ミラーハウジングの第１回転軸を貫通し、該第１回転軸に小径ギアが嵌着され、前記第２回転軸に大径ギアが嵌着され、前記小径ギア、前記大径ギアにそれぞれ噛合する第１ラックギア、第２ラックギアを有するスライドを直進動する様に設け、前記小径ギア、前記大径ギアのピッチ円径を１：２としたので、前記スライドを直進動させるだけで、簡単にレーザビームの照射方向の偏向が可能となる。
【００２１】
又本発明によれば、前記偏向ミラーの形状を、該偏向ミラーを最大傾斜させた場合に、前記レーザビームの入射光束断面が食み出さない様な細長形状としたので、前記偏向ミラーの占有空間が小さくなり、レーザ用トーチヘッドの小型化が可能となる。
【００２２】
又本発明によれば、前記ミラーホルダの前記偏向ミラーの背面に沿って冷却室を形成し、冷却媒体を流通させる様にしたので、レーザビームによる偏向ミラーの焼損、劣化を防止できる。
【００２３】
又本発明によれば、前記ミラーハウジングに空気を噴出するエアナイフユニットを設け、該エアナイフユニットから噴出される空気が前記ミラーハウジングから照射されるレーザビームを横断する様に設定されたので、溶接時に飛散するスパッタがレーザ用トーチヘッドに付着することが防止でき、又エアナイフユニットはミラーハウジングと一体に回転するので、前記レーザ用トーチヘッドの向き、姿勢を変更した場合でも、エアナイフユニットの位置調整を省略できる。
【００２４】
又本発明によれば、前記第１回転軸、前記第２回転軸の少なくとも一方に対して角度指示針及び角度目盛を設けたので、レーザビームの照射方向を確実に把握でき、勘に頼らずレーザビームの照射方向、照射位置を設定でき、作業性が向上する。
【００２５】
又本発明によれば、請求項１〜請求項６の何れか１つに記載のレーザ用トーチヘッドを具備し、該レーザ用トーチヘッドのミラーハウジングにアーク用トーチヘッドを設け、前記ミラーハウジングと前記アーク用トーチヘッドとが一体に回転する様構成したので、ハイブリッド溶接を可能とし、又溶接姿勢を変更する場合に、レーザ用トーチヘッド、アーク用トーチヘッドを個別に調整する必要がなくなり、作業性が向上する。
【００２６】
更に又本発明によれば、前記ミラーハウジングの回転軸にトーチアームを介してアーク用トーチヘッドを取付け、前記トーチアームは多関節構成であり、前記アーク用トーチヘッドは前記レーザ用トーチヘッドに対して位置及び姿勢の調整が可能であるので、ハイブリッド溶接を行う場合に、状況に応じてレーザ用トーチヘッドとアーク用トーチヘッドとの位置関係を自在に調整でき、ハイブリッド溶接の汎用性が増大する等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係るハイブリッド溶接装置に設けられるハイブリッド溶接トーチヘッドの前方からの斜視図である。
【図２】同前後方からの斜視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図４】図３のＢ矢視図である。
【図５】図４のＣ矢視図である。
【図６】（Ａ）（Ｂ）は、回転機構の説明図であり、（Ａ）はスライドと小径ギアとの関係を示す図、（Ｂ）はスライドと大径ギアとの関係を示す図である。
【図７】図１のＤ矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００２９】
先ず、図１、図２に於いて、本発明に係るハイブリッド溶接装置のハイブリッド溶接トーチヘッド１を示している。レーザ用トーチヘッド２は、ハイブリッド溶接装置のロボットアーム（図示せず）を介して支持され、上下、左右、前後の３軸方向に移動可能となっている。
【００３０】
前記ハイブリッド溶接トーチヘッド１は、レーザ用トーチヘッド２、アーク用トーチヘッド３を具備している。尚、図示では、アーク用トーチヘッド３の１例として、ＭＩＧ溶接用のアーク用トーチヘッド３を示している。
【００３１】
図中、４はレーザビーム、５はフィラーメタルを示し、前記レーザビーム４の合焦位置と前記フィラーメタル５先端に発生されるアーク位置とが合致している。
【００３２】
前記レーザ用トーチヘッド２は、レーザビーム偏向部６を有し、該レーザビーム偏向部６は偏向回転軸７を中心に回転可能であり、該偏向回転軸７に前記アーク用トーチヘッド３が設けられ、前記レーザビーム偏向部６と前記アーク用トーチヘッド３とが一体に回転する様になっている。
【００３３】
該アーク用トーチヘッド３は、トーチアーム８を介して前記偏向回転軸７に取付けられ、前記トーチアーム８は前記アーク用トーチヘッド３の位置、姿勢を調整可能な様に、多関節構成となっている。
【００３４】
前記トーチアーム８は第１腕９、第２腕１０、第３腕１１を具備し、前記第１腕９は前記偏向回転軸７に直交し、水平方向に延出すると共に回転可能に設けられ、第１ロック螺子１３を締付けることで前記偏向回転軸７に固定、緩めることで回転可能となっている。又、前記第２腕１０は、前記第１腕９の先端部に垂直に立設され、第２ロック螺子１４を締付けることで前記第１腕９に固定、緩めることで回転可能となっている。前記第２腕１０の上端部にはアームホルダ１５が設けられ、該アームホルダ１５に前記第３腕１１が水平方向に挿通され、該第３腕１１は第３ロック螺子１６を締付けることで前記第２腕１０に固定され、緩めることで回転可能となると共に軸心方向に進退可能となっている。
【００３５】
前記第３腕１１の先端部にはトーチホルダ１７が設けられ、該トーチホルダ１７に前記アーク用トーチヘッド３が取付けられ、該アーク用トーチヘッド３は第４ロック螺子１８を締付けることで固定され、緩めることで回転可能となる。
【００３６】
前記アーク用トーチヘッド３は下方に延出し、中途部で湾曲し、先端部が直線となっているワイヤガイド１９を有し、前記フィラーメタル５は前記ワイヤガイド１９を通って供給され、又該ワイヤガイド１９から給電される様になっている。
【００３７】
次に、前記レーザ用トーチヘッド２について図３〜図７を参照して説明する。
【００３８】
該レーザ用トーチヘッド２は、内部に光路空間２０を形成する鏡筒部２１を有し、該鏡筒部２１がハイブリッド溶接装置のロボットアーム（図示せず）に支持されている。
【００３９】
前記鏡筒部２１は上部鏡筒部２２、下部鏡筒部２３に分割され、前記上部鏡筒部２２の上端に光ファイバ保持部２４が設けられ、該光ファイバ保持部２４にレーザ光源（図示せず）からレーザビームを導く光ファイバ（図示せず）が固定されている。
【００４０】
前記上部鏡筒部２２の内部には、レンズユニット２５が収納され、該レンズユニット２５はレンズホルダ２６によって保持固定されている。該レンズホルダ２６は前記上部鏡筒部２２に内嵌され、該上部鏡筒部２２の内周面と前記レンズホルダ２６の外周面の間には筒状の冷却流路２７が形成されている。
【００４１】
該冷却流路２７の一端には冷却ガス供給管２８が連通され、前記冷却流路２７の他端には冷却ガス排出管２９が連通され、前記冷却ガス供給管２８は図示しない冷却ガス供給源に接続され、前記冷却流路２７には冷却ガスが流通される様になっている。
【００４２】
前記下部鏡筒部２３の下端には、前記レーザビーム偏向部６が設けられている。以下、該レーザビーム偏向部６について説明する。
【００４３】
中空の略円筒形状をしたミラーハウジング３１は、両側面から突出する第１回転軸Ａ３２、第１回転軸Ｂ３３を有し、該第１回転軸Ａ３２、該第１回転軸Ｂ３３はそれぞれ軸受３４，３５を介して側板Ａ３６、側板Ｂ３７にそれぞれ回転自在に支持されている。前記第１回転軸Ａ３２は前記側板Ａ３６から更に延出して、前記偏向回転軸７をなし、前述した様に該偏向回転軸７には前記第１腕９が取付けられている。
【００４４】
前記ミラーハウジング３１の上部には、円周方向に沿って長孔の開口３８が穿設されている。該開口３８は前記レーザビーム４の入射口であり、前記ミラーハウジング３１が所要角度、例えば６０゜回転した場合でも、前記ミラーハウジング３１がレーザビーム４と干渉しない形状、大きさとなっている。
【００４５】
又前記ミラーハウジング３１の下部にはレーザビーム射出筒３９が突出形成され、該レーザビーム射出筒３９は前記レーザビーム４の射出口を形成する。前記レーザビーム射出筒３９には射出口を閉塞する様に透明の保護ガラス４１が設けられ、又前記レーザビーム射出筒３９には後述するエアナイフユニット４２が取付けられている。
【００４６】
前記ミラーハウジング３１の内部にはミラーホルダ４４が収納されている。該ミラーホルダ４４の両側面からは第２回転軸Ａ４５、第２回転軸Ｂ４６が突設され、前記第２回転軸Ａ４５は軸受４７を介して前記第１回転軸Ａ３２に回転自在に支持され、前記第２回転軸Ｂ４６は軸受４８を介して前記第１回転軸Ｂ３３に回転自在に支持されると共に前記第１回転軸Ｂ３３を貫通して突出している。而して、前記ミラーホルダ４４は前記ミラーハウジング３１内に収納され、前記第２回転軸Ａ４５、前記第２回転軸Ｂ４６を介して前記ミラーハウジング３１に回転自在に支持されている。
【００４７】
前記ミラーホルダ４４には偏向ミラー４３が保持され、該偏向ミラー４３は前記レーザビーム４の光束断面直径より所定寸法大きい幅（図４中左右寸法）を有し、又前記偏向ミラー４３が前記レーザビーム４の光軸４９に対して傾斜した場合でも、レーザビーム４の光束が食み出さない寸法（図４中上下寸法）となっている。従って、前記偏向ミラー４３の形状は、長方形形状、或は楕円形状、又はこれらの形状に相当する形状が選択される。
【００４８】
前記偏向ミラー４３の反射面中心は前記ミラーホルダ４４の回転中心線上にあり、又前記光軸４９上に位置する様になっている。即ち、該光軸４９は前記ミラーホルダ４４の回転中心線と前記偏向ミラー４３の反射面中心で交差する様になっている。
【００４９】
前記ミラーホルダ４４には前記偏向ミラー４３の裏面に沿って冷却室５１が形成され、該冷却室５１には冷却ガス流入口５２及び冷却ガス流出口５３が連通され、前記冷却ガス流入口５２から前記冷却室５１に冷却ガスが導入され、前記冷却ガス流入口５２から冷却ガスが流出されることで、前記偏向ミラー４３が冷却される様になっている。尚、前記冷却ガス流入口５２、前記冷却ガス流出口５３が前記ミラーハウジング３１を貫通する孔は、前記冷却ガス流入口５２、前記冷却ガス流出口５３が前記ミラーハウジング３１と干渉しない様に長孔となっている。
【００５０】
前記ミラーハウジング３１の外周面は該ミラーハウジング３１の回転中心を中心とする円周面となっており、前記下部鏡筒部２３の下面に摺接する様になっている。前記ミラーハウジング３１の内部、前記下部鏡筒部２３の内部は気密な空間となっており、外部からの埃等、異物が浸入しない様な構成となっている。
【００５１】
尚、前記レンズユニット２５及び前記偏向ミラー４３を冷却する媒体は、冷却ガスに限らず、冷却水等の液体であってもよい。
【００５２】
以下、図５〜図７を参照して、前記ミラーハウジング３１と前記ミラーホルダ４４の回転機構５４について説明する。該回転機構５４は、前記ミラーハウジング３１と前記ミラーホルダ４４とは１：２の比率で回転させる構成となっている。
【００５３】
前記側板Ｂ３７の前記第２回転軸Ｂ４６を含む周辺には凹部５５が形成され、該凹部５５に前記回転機構５４が収納され、更に前記凹部５５は蓋５６によって閉塞される。
【００５４】
前記第１回転軸Ｂ３３の先端部に小径ギア５７が外嵌固着され、前記第２回転軸Ｂ４６には大径ギア５８が嵌合固着され、前記小径ギア５７のピッチ円直径と前記大径ギア５８のピッチ円直径とは１：２となっている。
【００５５】
前記凹部５５にはスライド５９が水平方向に摺動自在に設けられ、該スライド５９の下縁部には第１ラックギア６１が刻設され、前記小径ギア５７と噛合している。又、前記スライド５９の反光軸４９側の側面にはスライド片６２が固着され、該スライド片６２の下面には第２ラックギア６３が刻設され、該第２ラックギア６３は前記大径ギア５８と噛合している。尚、図示していないが、前記凹部５５には、前記スライド５９を水平方向にスライド可能とするガイドが設けられている。
【００５６】
前記側板Ｂ３７には前記凹部５５を水平方向に貫通する螺子ロッド６４が回転自在に設けられ、該螺子ロッド６４は前記スライド５９と螺合し、又前記螺子ロッド６４の突出端には回転摘み６５が嵌着されている。
【００５７】
該回転摘み６５を回転することで、前記スライド５９が水平方向に移動し、又該スライド５９は、前記第１ラックギア６１を介して前記小径ギア５７を、又前記第２ラックギア６３を介して前記大径ギア５８をそれぞれ同量周方向に回転させる。更に、前記小径ギア５７のピッチ円直径と前記大径ギア５８のピッチ円直径とは１：２となっているので、回転角は前記小径ギア５７の１に対して前記大径ギア５８は１／２となる。即ち、前記回転摘み６５を回転することで、前記ミラーハウジング３１の回転に対して１／２の回転で前記ミラーホルダ４４、即ち偏向ミラー４３が回転し、前記ミラーハウジング３１を回転させた場合に、前記レーザビーム射出筒３９を通過する前記光軸４９は前記レーザビーム射出筒３９の軸心と常に合致することになる。
【００５８】
前記第２回転軸Ｂ４６には角度指示針６６が設けられ、前記蓋５６には前記第２回転軸Ｂ４６を中心として角度目盛６７が設けられている。従って、前記偏向ミラー４３の角度は、前記角度指示針６６が指す前記角度目盛６７の角度によって確認することができる。
【００５９】
次に、前記エアナイフユニット４２について説明する。
【００６０】
前記レーザビーム射出筒３９にＬ字形状のブラケット６９が取付けられ、該ブラケット６９にエアノズル７１が固着される。該エアノズル７１はエア配管７２を介して図示しない圧縮空気源に接続されている。
【００６１】
前記エアノズル７１は扁平な板状の空気を噴出する様、吹出し口が形成され、前記エアノズル７１から噴出される空気は、前記レーザビーム射出筒３９から照射される前記レーザビーム４の光軸に対して垂直となる様に設定される。
【００６２】
又、吹出し口の一例としては、小径のノズル孔を所定間隔で一列に形成する、或はスリット状のノズル孔を形成する等である。
【００６３】
板状の空気が光路を横切って噴出されることで、溶接部から飛散るスパッタを吹飛ばし、スパッタが前記保護ガラス４１に付着することを防止する。
【００６４】
以下、上記実施例の作用について説明する。
【００６５】
本実施例に係るハイブリッド溶接トーチヘッドは、レーザ用トーチヘッド単体として使用することもでき、又ハイブリッド溶接トーチヘッド１としても使用することができる。
【００６６】
以下は、ハイブリッド溶接トーチヘッド１として使用される場合を説明する。
【００６７】
先ず、作業し易い様に前記回転摘み６５を回転して、前記ミラーハウジング３１の方向を決定する。例えば、前記レーザビーム射出筒３９の方向を水平に調整する。
【００６８】
前記アーク用トーチヘッド３を前記トーチホルダ１７に取付け、前記フィラーメタル５の先端位置を前記レーザビーム４の合焦位置に対して所定の関係となる様に設定する。
【００６９】
前記フィラーメタル５の位置調整は、前記第１腕９の回転、前記第２腕１０の回転、前記第３腕１１の回転、軸心方向の位置調整、前記アーク用トーチヘッド３の回転、該アーク用トーチヘッド３の上下位置の調整等によって行う。又、所定の関係とは、前記フィラーメタル５の先端にアークが発生された状態で、アークとレーザビーム４の合焦位置が一致する状態を言う。尚、合焦位置は光学系で決定されるので、前記レーザビーム射出筒３９の先端からの位置関係は事前に調べておく。
【００７０】
又、前記レーザビーム４の出力を低下させ、或は出力の低いレーザ光線を入射させ、前記レーザ用トーチヘッド２から該レーザビーム４を照射した状態で前記フィラーメタル５の位置調整を行ってもよい。或は、位置調整用に針金等を前記レーザビーム偏向部６に取付け、針金先端がレーザビーム４の合焦位置を示す様にしてもよい。
【００７１】
前記アーク用トーチヘッド３の取付けが完了すると、前記回転摘み６５を回転する。
【００７２】
該回転摘み６５の回転により、前記スライド５９が移動し、前記第１ラックギア６１、前記第２ラックギア６３を介して前記小径ギア５７、前記大径ギア５８が回転される。上記した様に、該小径ギア５７のピッチ円直径と、前記大径ギア５８のピッチ円直径とは１：２の関係があるので、前記小径ギア５７を介して回転されるミラーハウジング３１、前記大径ギア５８を介して回転されるミラーホルダ４４は１：１／２の比で回転する。従って、前記偏向ミラー４３で反射される前記レーザビーム４の光軸は、前記レーザビーム射出筒３９の方向と合致する。従って、前記レーザビーム射出筒３９に対する機械的な位置を溶接すべき部位に一致させることで、又溶接部位に対する角度を設定することで、実際の前記レーザビーム４の合焦位置も前記ミラーハウジング３１の回転に追従する。
【００７３】
前記アーク用トーチヘッド３は前記偏向回転軸７に取付けられているので、前記ミラーハウジング３１の回転と一体に回転し、前記フィラーメタル５の先端とレーザビーム４の合焦位置との関係は崩れることがない。即ち、一度、前記アーク用トーチヘッド３の取付けを完了すると、前記アーク用トーチヘッド３の位置調整を行う必要がなくなる。
【００７４】
又、前記レーザビーム４の照射方向、即ち傾斜角は前記角度指示針６６と前記角度目盛６７との関係で正確に把握することができる。例えば、隅肉溶接を行う場合で、前記レーザビーム４の傾斜角を水平に対して４５゜に設定する場合、前記角度目盛６７を読むことで勘に頼らず、正確に設定できる。
【００７５】
更に、前記偏向ミラー４３の角度を調整することで、該偏向ミラー４３に入射する際の光束の断面形状が変化する。前記レーザビーム４の光束断面形状を円とすると、角度を持って前記偏向ミラー４３に入射することで、入射光束の断面形状は楕円となる。更に、段円形状は入射角が大きくなる程楕円の長径が大きくなる様に変化する。一方で、短径は変化がないので、前記偏向ミラー４３の形状を、該偏向ミラー４３の幅がレーザビーム４断面形状の短径以上とし、長さを最大入射角の時の長径以上とすれば、経済的な偏向ミラー４３の形状とすることができ、更に前記偏向ミラー４３を収納するミラーハウジング３１も小型化できる。従って、前記レーザ用トーチヘッド２の小型化が可能となる。
【００７６】
溶接実行中は、前記冷却流路２７に冷却ガスが流されて前記レンズユニット２５が冷却され、又前記冷却室５１に冷却ガスが流されて前記偏向ミラー４３が冷却され、前記レンズユニット２５、前記偏向ミラー４３の焼損が防止される。
【００７７】
又、前記エアノズル７１からの空気の噴射で、スパッタが前記保護ガラス４１に付着することが防止され、又前記エアナイフユニット４２は前記ミラーハウジング３１に設けられているので、該ミラーハウジング３１の回転と一体に回転し、前記エアノズル７１と前記レーザビーム４との関係も変ることがなく、レーザ光線の照射位置を変更する度に、前記エアナイフユニット４２を位置調整する必要がない。
【００７８】
尚、前記角度指示針６６、前記角度目盛６７は、前記偏向回転軸７に対して設けられてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１              ハイブリッド溶接トーチヘッド
２              レーザ用トーチヘッド
３              アーク用トーチヘッド
４              レーザビーム
５              フィラーメタル
６              レーザビーム偏向部
７              偏向回転軸
８              トーチアーム
２０            光路空間
２１            鏡筒部
２５            レンズユニット
３１            ミラーハウジング
３３            第１回転軸Ｂ
４１            保護ガラス
４２            エアナイフユニット
４３            偏向ミラー
４４            ミラーホルダ
４６            第２回転軸Ｂ
５１            冷却室
５７            小径ギア
５８            大径ギア
５９            スライド
６１            第１ラックギア
６２            スライド片
６３            第２ラックギア
６４            螺子ロッド
６６            角度指示針
６７            角度目盛
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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